垃圾焚烧炉高温腐蚀机理研究(二)及防护措施

    硫及其化合物的生成和高温腐蚀机理一般垃圾中氯的含量高于氯在煤和重油中的含量，而硫的含量则低于在煤和重油中的含量，因此燃煤、燃油锅炉硫是主要的腐蚀源，垃圾炉的腐蚀以氯为主。尽管如此，垃圾炉中硫对换热面的腐蚀也是不容忽视的，其腐蚀程度仅次于Cl，尤其在垃圾炉的低温换热段，其腐蚀程度可能会超过Cl的腐蚀。

一、硫的转化

    垃圾中的硫在燃烧过程中生成SO2，其中少量的SO2转化成SO3，化学反应如下：硫的燃烧：S+O2=SO2，有机硫化物燃烧：RS+O2→SO2，硫铁矿的燃烧：4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2生成的SO2有一部分会氧化成SO3，SO2氧化生成SO3大致有两个途径。一个途径是SO2与原子氧反应生成SO3：SO2+[O]=SO3。原子氧的生成主要取决于火焰的温度以及空气过量系数，火焰温度越高、空气过量系数越大，分解得到的原子氧就越多，SO3的转化量也就越大。另一途径是换热面管壁积灰中的V2O5和Fe2O3的催化作用：2SO2+O2→2SO3，催化作用的主要温度范围为425～625℃。垃圾炉燃烧温度低、过热器管壁温低于400℃，烟气中SO3的转化率较低并主要取决于过量空气系数。空气量充足时(α>1)，S以气态的SO2和SO3与HCl共同侵蚀过热器管壁;当空气不足时(α<1)，垃圾中的S或已反应生成的SO2、SO3就会转化成H2S，形成还原性气氛，H2S与SO2、C、CO、HCl等一起通过管壁的积灰层渗透到管壁，直接发生腐蚀反应。此外烟气中的SO2、SO3或H2S与燃料中所含金属Na、Ka、Ca反应生成硫酸盐或硫化物，沉积在管壁面，形成积灰层，与管壁直接发生腐蚀反应。

二、氧化气氛下S的腐蚀

    气氛下的SO2、SO3的腐蚀是SO2、SO3与管壁产生电化学腐蚀，另外酸性的SO3在硫酸盐灰垢中具有溶解氧化物的倾向，反应方程：

    O2+O2=2SO3，SO3+2e=SO2+O2-，Me=Men++ne-(金属的阳极氧化)

    2O3(坚固)+3SO3(气体)=Fe2(SO4)3(松散)

三、还原气氛下S的腐蚀

    性气氛下H2S的浓度远远高于SO3的浓度，成为还原性气氛下硫腐蚀的主体，它可以与铁直接反应生成硫化铁，硫化铁可与金属生成低熔点的共晶体。H2S透过附面层，与磁性氧化铁层中的复合FeO作用，反应方程：H2S+Fe=FeS+H2，H2S+FeO=FeS+H2O。

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